KR101255224B1 - Ｘ선 단층촬영 시스템 및 이를 이용한 산란 보정 방법 - Google Patents

Ｘ선 단층촬영 시스템 및 이를 이용한 산란 보정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 X선 단층촬영 시스템 및 이를 이용한 산란 보정 방법에 관한 것으로, 피검체를 향하여 X선을 방사하는 X선 발생원과, 상기 X선 발생원과 상기 피검체 사이에 배치되며, 그 길이방향이 상기 피검체의 원형 스캔 회전축과 평행하게 배열된 복수의 스트립 살과 빈 공간부가 교대로 배치되어 상기 X선 발생원에서 방사되는 X선의 일부를 차단하는 빔차단 스트립과, 상기 피검체를 사이에 두고 상기 X선 발생원과 대향하도록 배치되며, 상기 빔차단 스트립 및 상기 피검체로 인해 X선 산란된 영상을 포함한 X선 투과영상 데이터를 검출하는 평판형의 다열 X선 검출기와, 상기 피검체를 원형 스캔하고, 상기 다열 X선 검출기로부터 검출된 X선 투과영상 데이터를 제공받아 상기 스트립 살의 배열과 수직방향의 X선 검출기 각 열마다 1차원적인 산란보정을 수행하여 추정산란영상 데이터를 획득한 후, 상기 검출된 X선 투과영상 데이터에서 상기 획득된 추정산란영상 데이터를 제거하여 산란보정 투과영상을 획득하고, 상기 획득된 산란보정 투과영상을 기반으로 역투영 필터링 방법을 이용하여 영상재건을 통해 산란보정 후 재건된 단층영상을 획득하는 산란영상 보정장치를 포함함으로써, 추가적인 스캔에 따른 추가 피폭(exposure)을 피할 수 있으며, 영상 왜곡 없이 산란 오차를 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

Ｘ선 단층촬영 시스템 및 이를 이용한 산란 보정 방법{X-RAY COMPUTED TOMOGRAPHY SYSTEM AND SCATTER CORRECTION METHOD USING THE SAME}
본 발명은 X선 단층촬영 시스템 및 이를 이용한 산란 보정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피검체의 원형 스캔 회전축과 평행하게 정렬된 빔차단 스트립을 사용하여 원형 스캔 X선 콘빔(cone beam) 단층촬영(Computed Tomography, CT)으로 얻어지는 데이터를 역투영 필터링(Backprojection-filtration) 방법으로 이미지를 재건함으로써, 추가적인 스캔에 따른 추가 피폭(exposure)을 피할 수 있으며, 영상 왜곡 없이 산란 오차를 크게 줄일 수 있도록 한 X선 단층촬영 시스템 및 이를 이용한 산란 보정 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 원형(Circular) 스캔 콘빔 단층촬영(Computed Tomography, CT) 시스템은 한 번의 스캔으로부터 피검체(또는 투사체)의 3차원적 해부학적 정보를 획득할 수 있으며, 특히 최근 넓은 면적을 갖는 평판형 검출기 기술의 발달에 힘입어 콘빔 단층촬영(CT)은 질병의 진단뿐만 아니라 치료나 예후에 이르기까지 다양하게 응용되고 있다.
한편, 콘빔 단층촬영(CT)의 X선 빔은 넓은 영역을 조사하기 때문에 피검체에 의한 산란이 매우 크고, 이는 영상 품질을 크게 떨어뜨릴 수 있다. 구체적으로는 영상 대조도의 저하, 노이즈의 증가, 및 CT 값의 부정확 등으로 나타난다.
그동안 X선 콘빔(cone beam) 단층촬영(CT)으로 인한 산란을 보정하기 위해 많은 연구가 진행되어 왔었다. 원천적으로 산란을 줄이는 방법으로는 대상물의 형태에 맞추어 빔의 형태 및 선량을 조절하여 피검체내의 흡수량을 최소로 줄일 수 있다. 하지만 효율성에 있어서 한계가 있다는 문제점이 있다.
또한, 공기층을 만들거나 격자구조의 산란빔을 막아주는 장치를 설치를 한다고 해도 낮은 해상도의 단층촬영(CT) 이미지를 얻는데 사용되고 있다. 만약, 이미지의 해상도를 높이고자 한다면 피검체 내의 흡수량이 증가되는 문제점이 있다.
한편, X선 콘빔(cone beam) 단층촬영(CT)으로 인한 산란을 원천적으로 줄이는 방법으로, 크게 하드웨어적인 보정 방법, 그리고 소프트웨어적인 보정 방법 등이 개발되었다.
여기서, 상기 하드웨어적인 보정 방법으로는 기존의 데이터와 빔차단 스트립을 이용하여 산란되는 빔의 분포를 보정할 수 있지만 대개 산란 보정을 위한 추가 스캔이 필요하여 피검체 내에 흡수량이 증가되는 문제점이 있다.
즉, 원형 스캔 콘빔 단층촬영(CT)에서 사용된 종래 기술의 하드웨어적인 보정 방법은 추가 스캔이 요하여 피검체에게 많은 선량을 수반할 뿐 아니라 시간적인 소요가 수반되는 문제점이 있다.
한편, 상기 소프트웨어적인 보정 방법으로는 예컨대, 컨볼루션(Convolution) 그리고 몬테카를로 기법을 이용하여 산란 분포를 분석하여 이미지 재건이 가능하지만 시간적인 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 피검체의 원형 스캔 회전축과 평행하게 정렬된 빔차단 스트립을 사용하여 원형 스캔 X선 콘빔(cone beam) 단층촬영(Computed Tomography, CT)으로 얻어지는 데이터를 역투영 필터링(Backprojection-filtration) 방법으로 이미지를 재건함으로써, 추가적인 스캔에 따른 추가 피폭(exposure)을 피할 수 있으며, 영상 왜곡 없이 산란 오차를 크게 줄일 수 있도록 한 X선 단층촬영 시스템 및 이를 이용한 산란 보정 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 추가적인 스캔을 피함으로써, 병원 및 산업체에서 스캔에 소요되는 시간을 단축시켜 의사 및 시행자들이 보다 많은 대상물을 검사할 수 있게 하여 경제성을 도모할 수 있으며, 산란 보정 방법을 이용함으로써 영상의 산란 왜곡 없이 산란 오차를 줄임으로 보다 정확한 영상을 제공할 수 있도록 한 X선 단층촬영 시스템 및 이를 이용한 산란 보정 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 피검체 내의 흡수량을 줄일 수 있고 동시에 X선 이미지 품질을 향상시킬 수 있도록 한 X선 단층촬영 시스템 및 이를 이용한 산란 보정 방법을 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 측면은, 피검체를 향하여 X선을 방사하는 X선 발생원; 상기 X선 발생원과 상기 피검체 사이에 배치되며, 그 길이방향이 상기 피검체의 원형 스캔 회전축과 평행하게 배열된 복수의 스트립 살과 빈 공간부가 교대로 배치되어 상기 X선 발생원에서 방사되는 X선의 일부를 차단하는 빔차단 스트립; 상기 피검체를 사이에 두고 상기 X선 발생원과 대향하도록 배치되며, 상기 빔차단 스트립 및 상기 피검체로 인해 X선 산란된 영상을 포함한 X선 투과영상 데이터를 검출하는 평판형의 다열 X선 검출기; 및 상기 피검체를 원형 스캔하고, 상기 다열 X선 검출기로부터 검출된 X선 투과영상 데이터를 제공받아 상기 스트립 살의 배열과 수직방향의 X선 검출기 각 열마다 1차원적인 산란보정을 수행하여 추정산란영상 데이터를 획득한 후, 상기 검출된 X선 투과영상 데이터에서 상기 획득된 추정산란영상 데이터를 제거하여 산란보정 투과영상을 획득하고, 상기 획득된 산란보정 투과영상을 기반으로 역투영 필터링 방법을 이용하여 영상재건을 통해 산란보정 후 재건된 단층영상을 획득하는 산란영상 보정장치를 포함하는 X선 단층촬영 시스템을 제공하는 것이다.
여기서, 상기 빔차단 스트립의 스트립 살의 배열은 상기 다열 X선 검출기에 투영되었을 때 상기 다열 X선 검출기의 중앙수직선을 중심으로 비대칭적인 구조로 이루어짐이 바람직하다.
바람직하게, 상기 빔차단 스트립의 스트립 살의 너비는 상기 빈 공간부의 너비보다 좁게 이루어질 수 있다.
바람직하게, 상기 1차원적인 산란보정은, 상기 스트립 살의 배열과 수직방향의 X선 검출기 각 열마다 상기 빈 공간부의 산란 추정값을 주변에 이웃하는 그림자 영상으로부터 다항함수로 내삽하여 추정산란영상 데이터를 획득할 수 있다.
바람직하게, 상기 빔차단 스트립의 스트립 살은 X선을 흡수하는 납으로 구성될 수 있다.
본 발명의 제2 측면은, 피검체를 향하여 X선을 방사하는 X선 발생원과, 상기 X선 발생원에서 방사되는 X선의 일부를 차단하기 위한 복수의 스트립 살과 빈 공간부가 교대로 배치되는 빔차단 스트립과, 상기 빔차단 스트립 및 상기 피검체로 인해 X선 산란된 영상을 포함한 X선 투과영상 데이터를 검출하는 다열 X선 검출기를 포함하는 X선 단층촬영 시스템을 이용하여 X선의 산란을 보정하는 방법으로서, (a) 상기 피검체의 주위를 상기 X선 발생원과 대향 배치된 다열 X선 검출기가 360도 회전하여 원형 스캔하는 단계; (b) 상기 다열 X선 검출기를 통해 검출된 X선 투과영상 데이터를 기반으로 상기 스트립 살의 배열과 수직방향의 X선 검출기 각 열마다 1차원적인 산란보정을 수행하여 추정산란영상 데이터를 획득하는 단계; (c) 상기 검출된 X선 투과영상 데이터에서 상기 획득된 추정산란영상 데이터를 제거하여 산란보정 투과영상을 획득하는 단계; 및 (d) 상기 획득된 산란보정 투과영상을 기반으로 역투영 필터링 방법을 이용하여 영상재건을 통해 산란보정 후 재건된 단층영상을 획득하는 단계를 포함하는 X선 단층촬영 시스템을 이용한 산란 보정 방법을 제공하는 것이다.
여기서, 상기 1차원적인 산란보정은, 상기 스트립 살의 배열과 수직방향의 X선 검출기 각 열마다 상기 빈 공간부의 산란 추정값을 주변에 이웃하는 그림자 영상으로부터 다항함수로 내삽하여 추정산란영상 데이터를 획득함이 바람직하다.
바람직하게, 상기 역투영 필터링 방법은, 상기 획득된 산란보정 투과영상 데이터를 이미지 공간으로 역투영한 후, 상기 이미지 공간 상의 일정 방향으로 필터링을 수행할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 X선 단층촬영 시스템 및 이를 이용한 산란 보정 방법에 따르면, 피검체의 원형 스캔 회전축과 평행하게 정렬된 빔차단 스트립을 사용하여 원형 스캔 X선 콘빔(cone beam) 단층촬영(Computed Tomography, CT)으로 얻어지는 데이터를 역투영 필터링(Backprojection-filtration) 방법으로 이미지를 재건함으로써, 추가적인 스캔에 따른 추가 피폭(exposure)을 피할 수 있으며, 영상 왜곡 없이 산란 오차를 크게 줄일 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 회전축에 나란하게 빔차단 스트립을 배열하고 스트립의 배열을 회전축 중심으로 비대칭 구조로 함으로써, 원형 콘빔 CT에서의 데이터의 중복성을 이용하여 영상 재건에 필요한 최소한의 데이터를 확보할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 역투영 필터링 방법을 이용하여 영상 재건을 도모함으로써, 불연속성이 있는 데이터의 경우에도 영상 왜곡 없는 재건 결과를 얻어 낼 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 제안한 산란 보정 방법을 사용하였을 시 추가적인 스캔을 필요로 하지 않음으로써, 추가적인 피검체 내의 흡수량을 피할 수 있으며 영상 왜곡 없이 산란 오차를 줄일 수 있는 이점이 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 단층촬영 시스템을 설명하기 위한 개략적인 사시도 및 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 적용된 빔차단 스트립을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 적용된 빔차단 스트립의 스트립 살 구조에 따라 나타나는 영상을 비교하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 적용된 빔차단 스트립의 스트립 살 위치 및 X선 검출기의 행에 따른 검출신호를 그래프 형태로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 단층촬영 시스템을 이용한 산란 보정 방법을 설명하기 위한 전체적인 흐름도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.
먼저, 본 발명에서 언급된 X선은 예컨대, 콘빔(cone beam) X선으로 이루어질 수 있으며, 상기 콘빔은 임의의 원뿔형 빔으로서 정의될 수 있다(즉, 반드시 원형 단면을 가질 필요는 없다).
한편, 통상의 X선 단층촬영 시스템은 피검체의 단면 정보를 얻을 수 있는 장점이 있으나, 다각도에서 획득되어진 다수의 투영영상을 역투영법(Backprojection)이라고 알려진 수학적 방법을 주로 사용하여 단면영상을 계산하게 된다.
즉, 기존의 X선 단층촬영 시스템은 1차원 검출기를 사용하여 팬빔(fan-beam)형태의 X-ray 빔을 사용하였으나, 최근에는 반도체 기술의 발전으로 2차원 평판형 디지털 검출기의 사용이 확대되어 콘빔(cone-beam)형태의 X-ray 빔을 사용하고 있으며, 이때의 수학적 방법은 참고문헌(H. Turbell, "cone-beam reconstruction using filtered backprojection, Doctoral Thesis, Linkoping Univ., Sweden, 2001)에 자세히 언급되어 있다.
특히, 본 발명은 원형(Circular) 스캔 콘빔 단층촬영(CT) 시스템에 있어서, 피검체에 의한 X선의 산란을 보정하고 3차원 단층촬영(CT) 영상을 재건하는 시스템 및 방법에 관하여 특징을 가지하고 있다.
즉, 본 발명에서는 빔차단 스트립을 이용한 산란 보정 방법에 대해 제안하는 바, 원통형의 균일한 팬텀(Phantom)을 이용하여 회전축에 나란하게 빔차단 스트립을 배열하고, 스캔을 한 다음 각 프로젝션에서 빔차단 스트립에 의한 그림자 부분을 내삽하여 산란 분포를 추출한다.
이때, 상기 빔차단 스트립의 그림자 영역의 영상으로부터 산란을 추정하는 방법은 이미 개발되어 활용된 기술이지만, 기존의 방법들은 모두 스캔 회전축에 수직으로 스트립을 배열하였다는 특징이 있다. 회전축에 수평으로 배열했을 경우 스캔으로부터 얻어진 데이터가 기존 영상 재건 알고리즘으로 직접 다룰 수 없는 문제가 있기 때문이며, 본 발명에서는 원형 콘빔 스캔에 있어서 데이터의 중복성을 고려하면 빔차단 스트립을 사용한 경우에도 항상 영상 재건에 필요한 최소한의 데이터를 확보할 수 있다는 점에 착안하여 역투영 필터링 방법을 이용하여 영상 재건을 도모하였다.
상기 역투영 필터링(Backprojection-filtration) 알고리즘의 경우 역투영을 먼저 수행하기 때문에 불연속성이 있는 데이터의 경우에도 영상 왜곡 없는 재건 결과를 얻어낼 수 있다. 본 발명에서 제안한 산란 보정을 사용할 경우 추가적인 스캔에 따른 추가 피폭(exposure)을 피할 수 있으며, 영상 왜곡 없이 산란 오차를 크게 줄일 수 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 원형 콘빔 단층촬영(CT)의 회전축과 평행한 빔차단 스트립을 X선원 또는 입자빔을 발생시키는 입자원 즉, X선 발생원과 피검체 사이에 배치한다. 그리고, 새롭게 고안된 산란 보정 방법(도 6 참조)을 이용한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 단층촬영 시스템을 설명하기 위한 개략적인 사시도 및 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 적용된 빔차단 스트립을 설명하기 위한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 적용된 빔차단 스트립의 스트립 살 구조에 따라 나타나는 영상을 비교하기 위한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 적용된 빔차단 스트립의 스트립 살 위치 및 X선 검출기의 행에 따른 검출신호를 그래프 형태로 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 단층촬영 시스템은, X선 발생원(100) 또는 입자빔을 발생시키는 입자원을 원형으로 이동하면서 빔차단 스트립(200)과 산란 보정 방법을 통해 기존의 산란되는 데이터 보정을 통해 산란 오차를 줄일 수 있도록 한 것이다.
이러한 X선 단층촬영 시스템은, 크게 X선 발생원(100), 빔차단 스트립(200), 다열 X선 검출기(300) 및 산란영상 보정장치(400) 등을 포함하여 이루어진다.
여기서, X선 발생원(100)은 피검체(10)를 향하여 X선을 방사하는 기능을 수행한다. 이때, X선 발생원(100)은 예컨대, 입자빔을 발생시키는 입자원으로 대체할 수도 있다.
빔차단 스트립(200)은 X선 발생원(100)과 피검체(10) 사이에 배치되어 있으며, 그 길이방향이 피검체(10)의 원형 스캔 회전축과 평행하게 배열된 복수의 스트립 살(210)과 빈 공간부(220)가 교대로 배치(즉, 주기적으로 일정하게 배열)되어 X선 발생원(100)에서 방사되는 X선의 일부를 차단하는 기능을 수행한다.
또한, 빔차단 스트립(200)의 스트립 살(210)의 배열은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 다열 X선 검출기(300)에 투영되었을 때 다열 X선 검출기(300)의 중앙수직선을 중심으로 비대칭적인 구조로 이루어짐이 바람직하다.
또한, 빔차단 스트립(200)의 스트립 살(210)의 너비는 빈 공간부(220)의 너비보다 좁게 이루어짐이 바람직하다.
즉, 빔차단 스트립(200)의 스트립 살(210) 두께가 무시할 수 없는 크기이며 이로 인해 데이터에서 스트립 살(210) 가장자리의 그림자(penumbra) 효과가 나타나기 때문이다. 이러한 그림자 효과로 인해 빈 공간부(220)에서 유효한 데이터가 오염되게 되므로 이를 고려해서 스트립 살(210)의 너비를 빈 공간부(220)의 너비보다 좁게 해야 한다.
또한, 빔차단 스트립(200)의 스트립 살(210)을 통해 원형 스캔시 스트립 살(210)의 비대칭적인 구조로 인하여 마주 보는 투사영상에 있어서 다열 X선 검출기(300)에 도달하는 영상의 이미지가 서로 비대칭적으로 구현된다.
이때, 상기 비대칭적이라고 함은 영상 이미지의 중앙수직선을 기준으로 좌우에 스트립 살(210)사이의 빈 공간부(220)로 보이게 되는 부분이 비대칭적임을 의미한다. 이해를 돕기 위해, X선원이 평행빔으로 입사된다고 가정할 때, 도 4에 도시된 바와 같이, 비대칭적으로 이루어진 영상을 합치면 피검체(10)의 전체부분을 나타낼 수 있다. 하지만, 대칭적으로 이루어진 구조의 경우에는 다열 X선 검출기(300)에 도달하는 영상을 합쳐도 여전히 피검체(10)의 전체부분을 나타낼 수 없는 문제점이 있다.
한편, 빔차단 스트립(200)의 스트립 살(210)은 X선을 거의 완전히 흡수할 수 있는 납과 같은 재료로 구성됨이 바람직하다.
다열 X선 검출기(300)는 다수의 열로 이루어진 평판형의 X선 검출기로서, 피검체(10)를 사이에 두고 X선 발생원(100)과 대향하도록 배치되어 있으며, 빔차단 스트립(200) 및 피검체(10)로 인해 X선 산란된 영상을 포함한 X선 투과영상 데이터를 검출하는 기능을 수행한다.
그리고, 산란영상 보정장치(400)는 피검체(10)를 원형 스캔하고, 다열 X선 검출기(300)로부터 검출된 X선 투과영상 데이터를 제공받아 스트립 살(210)의 배열과 수직방향의 X선 검출기 각 열마다 1차원적인 산란보정을 수행하여 추정산란영상 데이터를 획득한 후, 상기 검출된 X선 투과영상 데이터에서 상기 획득된 추정산란영상 데이터를 제거하여 산란보정 투과영상을 획득하고, 상기 획득된 산란보정 투과영상을 기반으로 역투영 필터링(Backprojection-filtration) 방법을 이용하여 영상재건을 통해 산란보정 후 재건된 단층영상을 획득하는 기능을 수행한다.
이때, 상기 1차원적인 산란보정은, 스트립 살(210)의 배열과 수직방향의 X선 검출부 각 열마다 빈 공간부(220)의 산란 추정값을 주변에 이웃하는 그림자 영상으로부터 다항함수로 내삽하여 추정산란영상 데이터를 획득할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 단층촬영 시스템을 이용한 산란 보정 방법을 설명하기 위한 전체적인 흐름도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 먼저, 피검체(10)의 주위를 X선 발생원(100)과 대향 배치된 다열 X선 검출기(300)가 360도 회전하여 원형 스캔한다.
이후에, 다열 X선 검출기(300)를 통해 검출된 X선 투과영상 데이터를 기반으로 스트립 살(210)의 배열과 수직방향의 X선 검출기 각 열마다 1차원적인 산란보정을 수행하여 추정산란영상 데이터를 획득한다.
다음으로, 다열 X선 검출기(300)를 통해 검출된 X선 투과영상 데이터에서 상기 획득된 추정산란영상 데이터를 제거하여 산란보정 투과영상을 획득한 후, 상기 획득된 산란보정 투과영상을 기반으로 역투영 필터링(Backprojection-filtration) 방법을 이용하여 영상재건을 통해 산란보정 후 재건된 단층영상을 획득한다.
이때, 상기 1차원적인 산란보정은, 스트립 살(210)의 배열과 수직방향의 X선 검출기 각 열마다 빈 공간부(220)의 산란 추정값을 주변에 이웃하는 그림자 영상으로부터 다항함수로 내삽하여 추정산란영상 데이터를 획득함이 바람직하다.
그리고, 상기 역투영 필터링 방법은, 상기 획득된 산란보정 투과영상 데이터를 이미지 공간으로 역투영한 후, 상기 이미지 공간 상의 일정 방향으로 필터링을 수행하여 이루어질 수 있다.
한편, 다열 X선 검출기(300)를 통해 검출된 X선 투과영상에는 피검체(10)로 인해 X선 산란된 영상이 포함되어 있다. X선 투과영상에서 스트립 살(210)의 그림자 부분은 이론적으로 '0'이 되어야 함에도, 이와 같은 피검체(10)로 인한 산란빔의 영향으로 그림자 부분에 신호가 '0'이 아닌 값을 갖게 된다. 즉, 다열 X선 검출기(300)에서 스트립 살(210)의 그림자 내에서 측정된 영상을 산란영상이라고 한다.
이러한 산란영상은 빔차단 스트립(200)의 빈 공간 영상에 포함된 산란 성분을 추정하는 데 사용될 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 단층촬영 시스템을 이용한 산란 보정 방법에 대해 정리해 보면, 다열 X선 검출기(300)의 행(즉, 스트립 배열과 수직인 방향의 검출기 배열)을 따라 1차원적인 산란 보정을 먼저 수행한 후, 이를 다른 행에 대해서도 반복하는 방법을 사용한다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 검출기 행마다 빈 공간부의 산란추정값을 주변에 이웃하는 그림자 영상으로부터 다항함수로 내삽하여 추정을 한다.
상기의 산란보정 투과영상은 상기 X선 투과영상에서 추정산란영상을 제거함으로써 얻을 수 있다. 이렇게 얻어진 산란보정 투과영상은 역투영 필터링 알고리즘을 이용하여 영상재건을 통해 산란보정 후 재건된 단층영상을 얻을 수 있다.
이때, 상기 역투영 필터링 알고리즘은 투과영상 데이터를 먼저 이미지 공간으로 역투영을 하고, 이후 이미지 공간 상의 일정 방향으로 필터링을 가하는 알고리즘이다. 보편적으로 많이 사용되는 단층촬영(CT) 영상 재건 알고리즘은 필터링 역투영 방법으로 투과영상 데이터를 필터링을 먼저 하고, 처리된 데이터를 이미지 공간으로 역투영하게 된다.
본 발명에서 제안하는 방식으로 스캔을 한 경우, 얻어진 데이터에 빔차단 스트립(200)으로 인해 불연속성이 존재하고 이는 필터링 단계에서 경계 부분을 중심으로 심각한 영상 왜곡을 유발하게 된다.
상기 강조한 불연속 데이터의 필터링으로 나타날 수 있는 영상 왜곡이 역투영 필터링 알고리즘에 의한 영상 재건에서는 나타나지 않게 되어, 본 발명에서 제안하는 산란보정 방식과 함께 역투영 필터링 알고리즘을 사용하여야 한다.
전술한 본 발명에 따른 X선 단층촬영 시스템 및 이를 이용한 산란 보정 방법에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
100 : X선 발생원,
200 : 빔차단 스트립,
300 : 다열 X선 검출기,
400 : 산란영상 보정장치

Claims (7)

  1. 피검체를 향하여 X선을 방사하는 X선 발생원;
    상기 X선 발생원과 상기 피검체 사이에 배치되며, 그 길이방향이 상기 피검체의 원형 스캔 회전축과 평행하게 배열된 복수의 스트립 살과 빈 공간부가 교대로 배치되어 상기 X선 발생원에서 방사되는 X선의 일부를 차단하는 빔차단 스트립;
    상기 피검체를 사이에 두고 상기 X선 발생원과 대향하도록 배치되며, 상기 빔차단 스트립 및 상기 피검체로 인해 X선 산란된 영상을 포함한 X선 투과영상 데이터를 검출하는 평판형의 다열 X선 검출기; 및
    상기 피검체를 원형 스캔하고, 상기 다열 X선 검출기로부터 검출된 X선 투과영상 데이터를 제공받아 상기 스트립 살의 배열과 수직방향의 X선 검출기 각 열마다 1차원적인 산란보정을 수행하여 추정산란영상 데이터를 획득한 후, 상기 검출된 X선 투과영상 데이터에서 상기 획득된 추정산란영상 데이터를 제거하여 산란보정 투과영상을 획득하고, 상기 획득된 산란보정 투과영상을 기반으로 역투영 필터링 방법을 이용하여 영상재건을 통해 산란보정 후 재건된 단층영상을 획득하며,
    상기 1차원적인 산란보정은, 상기 스트립 살의 배열과 수직방향의 X선 검출기 각 열마다 상기 빈 공간부의 산란 추정값을 주변에 이웃하는 그림자 영상으로부터 다항함수로 내삽하여 추정산란영상 데이터를 획득하는 것을 특징으로 하는 X선 단층촬영 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 빔차단 스트립의 스트립 살의 배열은 상기 다열 X선 검출기에 투영되었을 때 상기 다열 X선 검출기의 중앙수직선을 중심으로 비대칭적인 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 X선 단층촬영 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 빔차단 스트립의 스트립 살의 너비는 상기 빈 공간부의 너비보다 좁게 이루어진 것을 특징으로 하는 X선 단층촬영 시스템.
  4. 삭제
  5. 피검체를 향하여 X선을 방사하는 X선 발생원과, 상기 X선 발생원에서 방사되는 X선의 일부를 차단하기 위한 복수의 스트립 살과 빈 공간부가 교대로 배치되는 빔차단 스트립과, 상기 빔차단 스트립 및 상기 피검체로 인해 X선 산란된 영상을 포함한 X선 투과영상 데이터를 검출하는 다열 X선 검출기를 포함하는 X선 단층촬영 시스템을 이용하여 X선의 산란을 보정하는 방법으로서,
    (a) 상기 피검체의 주위를 상기 X선 발생원과 대향 배치된 다열 X선 검출기가 360도 회전하여 원형 스캔하는 단계;
    (b) 상기 다열 X선 검출기를 통해 검출된 X선 투과영상 데이터를 기반으로 상기 스트립 살의 배열과 수직방향의 X선 검출기 각 열마다 1차원적인 산란보정을 수행하여 추정산란영상 데이터를 획득하는 단계;
    (c) 상기 검출된 X선 투과영상 데이터에서 상기 획득된 추정산란영상 데이터를 제거하여 산란보정 투과영상을 획득하는 단계; 및
    (d) 상기 획득된 산란보정 투과영상을 기반으로 역투영 필터링 방법을 이용하여 영상재건을 통해 산란보정 후 재건된 단층영상을 획득하는 단계를 포함하되,
    상기 1차원적인 산란보정은, 상기 스트립 살의 배열과 수직방향의 X선 검출기 각 열마다 상기 빈 공간부의 산란 추정값을 주변에 이웃하는 그림자 영상으로부터 다항함수로 내삽하여 추정산란영상 데이터를 획득하는 것을 특징으로 하는 X선 단층촬영 시스템을 이용한 산란 보정 방법.
  6. 삭제
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 역투영 필터링 방법은, 상기 획득된 산란보정 투과영상 데이터를 이미지 공간으로 역투영한 후, 상기 이미지 공간 상의 일정 방향으로 필터링을 수행하는 것을 특징으로 하는 X선 단층촬영 시스템을 이용한 산란 보정 방법.
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